[发明专利]一种α-檀香烯合成酶、基因及应用

说明书

本发明公开了一种α‑檀香烯合成酶、基因及应用。所述α‑檀香烯合成酶来源于温郁金(Curcuma wenyujin Y.H.Chen et C.Ling)，氨基酸序列为SEQ ID NO.2所示。本发明对温郁金来源的α‑檀香烯合成酶进行功能验证并在大肠杆菌中进行α‑檀香烯合成方法的发明与应用。发现温郁金来源的α‑檀香烯合成酶可在原核表达体系中催化FPP生成大量的α‑檀香烯、以及少量的β‑檀香烯和α‑法尼烯，根据峰面积计算α‑檀香烯的含量达到了90％以上，从而在大肠杆菌中快速，大量地制备所述的催化剂，并应用于α‑檀香烯的合成，进一步可应用于α‑檀香醇的合成，具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，特别是涉及一种α-檀香烯合成酶、基因及应用。

背景技术

α-檀香烯(α-santalene)，结构式如下式Ⅰ所示，是从檀香树中提取的倍半萜类挥发性成分，可在细胞色素氧化酶P450的催化下生成α-檀香醇，α-檀香烯和α-檀香醇是檀香精油的主要成分。檀香精油毒性低、无致突变性，是目前公认安全的食品添加剂；檀香精油不仅用于香料和化妆品，还具有镇静安神、抗炎镇痛、抗菌、抗病毒、抗氧化、抗肿瘤作用，对皮肤疾病、支气管炎、黏膜炎、抑郁失眠等具有一定的疗效。虽然檀香精油具有很重要的作用，市场价值也在不断扩大，但是檀香精油主要是通过水蒸汽蒸馏从天然植物檀香的心材和根中提取分离，导致檀香树木被过度砍伐，生态环境遭到严重的破坏；进一步也导致檀香精油产量下降，价格上涨，同时檀香树生长条件苛刻，生长周期长，精油含量很低且受到种植环境等诸多因素影响；提取精油需要多步的分离纯化，工艺复杂要求高难度大。

采用酶催化方法进行α-檀香烯的生物合成具有一定的优势，例如反应条件温和、选择性高、产物专一性高。而进行酶催化的首要前体是优质的生物催化剂的获得。目前关于檀香烯合成酶的研究较少，例如从檀香植物Santalum album、S.austrocaledonicum和S.spicatum中分别克隆到檀香烯合成酶，但是其产物专一性不高，除了生成α/β-santalene外，还有其异构体epi-β-santalene、bergamotene等产物。因此，研究优质的α-檀香烯合成酶基因的克隆、表达，有助于α-檀香烯的生物合成，同时也能进一步利用代谢工程或者生物合成相关技术进行α-檀香烯以及α-檀香醇的细胞工厂生产，本发明具有重要的意义。

发明内容

本发明经研究发现了一种来源于植物温郁金的α-檀香烯合成酶，能够使用大肠杆菌基因工程菌进行大量表达，且该酶具有很好的催化合成α-檀香烯的效果。

温郁金(Curcuma wenyujin Y.H.Chen et C.Ling)为姜科植物，主产于浙江瑞安，由于温郁金具有鲜明的地域特性和较高的药用价值，因而被列为“浙八味”之一。温郁金药材表面呈棕褐色，又称“黑郁金”。

本发明首先提供了一种α-檀香烯合成酶，来源于温郁金(Curcuma wenyujinY.H.Chen et C.Ling)，氨基酸序列为SEQ ID NO.2所示。

本发明又提供了所述α-檀香烯合成酶在制备α-檀香烯中的应用。

本发明又提供了编码所述α-檀香烯合成酶的基因。优选的，所述的基因，核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

本发明又提供了一种包含所述基因的重组表达载体。优选的，所述的重组表达载体，使用pET28a载体作为骨架。

本发明又提供了一种包含所述重组表达载体的基因工程菌。优选的，所述的基因工程菌，使用的宿主细胞为大肠杆菌。作为宿主细胞的大肠杆菌菌株可以选用E.Coil BL21codon plus。